Ultrazvučno poboljšano trofazno razdvajanje

• Trofazno razdvajanje (TPP) je tehnika za ekstrakciju, odvajanje i pročišćavanje komponenti, npr. lipida, enzima, polisaharida i drugih biomolekula, iz biološkog materijala.
• Ultrazvučno potpomognuto trofazno razdvajanje nadmašuje konvencionalno trofazno razdvajanje većim prinosom, poboljšanom čistoćom i izuzetnom brzinom.
• Ultrazvučno trofazno pregrađivanje je primjenjivo za male i velike količine i može se lako proširiti na industrijsku proizvodnju.

Ultrazvučno trofazno razdvajanje

Trofazna particija

Trofazno razdvajanje (TPP) je jednostavan i efikasan proces u jednom koraku za odvajanje, prečišćavanje i koncentraciju biomolekula kao što su enzimi, lipidi, polisaharidi itd. iz složenih smjesa.
TPP se izvodi uzastopnim dodavanjem dovoljne količine soli (obično amonijum sulfata) i organskog otapala (uglavnom t-butanol/tert-butanol). Soli kao što je amonijum sulfat se koriste pri određenoj zasićenosti za taloženje proteina. Organski rastvarač kao npr t-butanol se dodaje za formiranje trofaznih slojeva i za uklanjanje spojeva male molekularne težine kao što su lipidi, fenoli i neki deterdženti. Pošto t-butanol ima visoku tačku ključanja, ali je manje zapaljiv od etanola i metanola, t-butanol je preferirani rastvarač za TPP.
Nakon obrade sirovog ekstrakta i dekantacije, smjesa se odvaja u tri različite faze: gornji rastvarač (t-butanol) faza sadrži nepolarna jedinjenja, koja su odvojena od donje vodene faze (koja sadrži polarna jedinjenja) međufaznim proteinskim talogom. Željeni proteini se selektivno dijele na jednu fazu, a ostali kontaminantni proteini u drugu fazu. To uzrokuje djelomično pročišćavanje i koncentraciju proteina. Proces ekstrakcije je amalgamacija kosmotropske, salanjajuće, izotonične korastvarača i osmolitičke precipitacije proteina.

Ultrazvučno poboljšano trofazno razdvajanje

Sonikacija značajno intenzivira TPP proces. Ultrazvučno potpomognuto trofazno razdvajanje uspješno se primjenjuje za odvajanje i pročišćavanje biomolekula. Širok spektar biomolekula je izolovan efikasnije za kraće vreme. Na primjer, enzimi iz biljaka (npr. bromelain, papain, invertaza, polifenol oksidaza i inhibitori tripsina), životinja (npr. tripsin, α-kimotripsin, kimozin, pepsin i luciferaza) i mikroba (npr. lipaza, α-amilaza, α-galaktozidaza, serratiopeptidaza, ciklodekstrin glikoziltransferaza i fibrinolitički enzimi) pročišćeni su ultrazvučnim TPP. Dodatna prednost ultrazvučnog trofaznog razdvajanja je pojačana aktivnost različitih enzima, što rezultira očito većim prinosima (za oko 100%) jer se ciljani enzim ili protein taloži u srednjem sloju između organske i vodene faze.
Ultrazvučno trofazno razdvajanje može se efikasno koristiti sa sirovim uzorcima i može se lako povećati.

Primjeri za ultrazvučno trofazno razdvajanje (US-TPP)

Ultrazvučni TPP za ekstrakciju astaksantina

Za ekstrakciju astaksantina (AX), kombinovani tretman TPP-a i sonikacije sa Hielscher sonicatorom UP400S nije samo jednostavna i lako primjenjiva, već i vrlo efikasna tehnika za izolaciju AX iz bakterijske biomase Paracoccus NBRC 101723. Operativne varijable sonikacija se može optimizirati za postizanje optimalnih rezultata ekstrakcije. Parametri ultrazvučne obrade kao što su amplituda, vrijeme, temperatura i posuda za ekstrakciju (veličina, oblik), kao i veličina čestica biomase, značajno utiču na ultrazvučno oslobađanje AX iz biomase. Ultrazvučna obrada vlažne biomase daje bolje rezultate od ultrazvučne TPP sušene biomase za brzo i efikasno izvlačenje AX. Ultrazvučni TPP daje 37% veći oporavak AX od konvencionalne ekstrakcije rastvaračem. (usp. Chougle et al. 2013.)

Ultrazvučni TPP za odvajanje andrografolida od Andrographis paniculata

Andrografolid je labdanski diterpenoid, koji je cijenjen zbog svojih visokih protuupalnih, antioksidativnih, hepatoprotektivnih, antikancerogenih i antidijabetičkih učinaka. Komparativna istraživanja pokazuju da ultrazvučni TPP ne samo da povećava prinos andrografolida, već i poboljšava antioksidativnu aktivnost u odnosu na konvencionalni TPP.

Sonikatori visokih performansi za trofazno particioniranje

Hielscher Ultrasonics je specijaliziran za dizajn i proizvodnju ultrazvučnih sistema velike snage za ekstrakciju kao i mnoge druge procese.
Naš asortiman proizvoda pokriva male, moćne laboratorijske sonikatore, robusne stočne homogenizatore i industrijske ultrazvučne sisteme visokih performansi. Pribor za razdjelnike omogućava idealno prilagođavanje ultrazvučnog sistema vašim specifičnim zahtjevima procesa. Svi Hielscher sonikatori su napravljeni za 24/7 rad pod punim opterećenjem.
Naše dugogodišnje iskustvo u ultrazvučnoj obradi omogućava nam da konsultujemo naše klijente od njihovog prvog testiranja ultrazvukom do koraka optimizacije procesa i implementacije u industrijskim razmerama.
Molimo koristite obrazac ispod da nam kažete o svom procesu! Drago nam je što možemo preporučiti da razgovaramo o mogućnostima i prednostima ultrazvuka za vašu aplikaciju.

Literatura/Reference

• Chougle, JA: et al. (2013): Ultrazvučno potpomognuto trofazno razdvajanje (UATPP): Nova tehnika razvijena za ekstrakciju astaksantina iz Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013. – Godišnja konferencija Univerziteta u Saskačevanu, Saskatun, 7-10. jul 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Podjela faza za odvajanje enzima: Pregled i nedavne primjene. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1-24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Poboljšana ekstrakcija uljane smole iz praha rizoma đumbira (Zingiber officinale) korištenjem trofaznog razdvajanja uz pomoć enzima. Food Chemistry 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultrazvuk u sinergiji s trofaznim podjelom za ekstrakciju i odvajanje polisaharida Corbicula fluminea i mogući relevantni mehanizmi. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, dio A, 2018. 128-134.